DE102009002935B4

DE102009002935B4 - Lenkbare Fahrzeugachse

Info

Publication number: DE102009002935B4
Application number: DE102009002935.4A
Authority: DE
Inventors: Stephan Scharfenberg; Dirk Bald
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2023-12-28
Anticipated expiration: 2029-05-09
Also published as: DE102009002935A1

Abstract

Lenkbare Fahrzeugachse für ein Nutzfahrzeug mit einer Achsbrücke (1), an deren Enden jeweils ein über eine Spurstange (7) lenkbarer Achskopf (5, 6) gelagert ist, wobei die Spurstange (7) über zumindest einen Antrieb bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb wenigstens ein Elektromotor (10) mit einem zumindest einstufigen Planetengetriebe (11) vorgesehen ist und dass die Achsbrücke (1) das Gehäuse des Elektromotors (10) bildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine lenkbare Fahrzeugachse für ein Nutzfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Derartige lenkbare Fahrzeugachsen können bevorzugt zum Beispiel bei Gegengewichtstaplern oder auch bei so genannten Schleppern eingesetzt werden. Üblicherweise ist bei solchen Fahrzeugen eine zentrale Hydraulikpumpe zum Lenken und Heben vorgesehen, mit der auch die hydraulisch betätigbare Lenkachse mit Druckmittel versorgt wird.
Beispielsweise aus der Druckschrift US 5 094 312 A ist eine hydraulisch betätigte lenkbare Achse für ein Fahrzeug bekannt. Die bekannte Fahrzeugachse umfasst einen doppelseitig wirkenden Zylinder, der an einer Achsbrücke der Fahrzeugachse befestigt ist. Der Zylinder betätigt zwei Verbindungsstangen, die jeweils mit einem Achskopf verbunden sind, so dass über den Zylinder eine Lenkbewegung an der Fahrzeugachse ausführbar ist. Eine weitere hydraulisch betätigte, lenkbare Fahrzeugachse ist aus der Druckschrift DE 10 2004 014 106 A1 bekannt.
Aus der DE 37 80 512 T2 ist eine Lenkhilfeeinheit für lenkbare Fahrzeugräder bekannt, bei der ein Elektromotor ein Spindelgetriebe antreibt, welches parallel zur Spurstange angeordnet ist und mit der Spurstange gekoppelt ist, so dass eine Bewegung eines Endstücks der Lenkhilfeeinheit auf die Spurstange übertragen wird und eine Lenkbewegung erzeugt. Der Elektromotor ist koaxial zum Spindelgetriebe angeordnet.
Die DE 37 35 517 C2 2 offenbart eine Vorrichtung zum Lenken der Hinterräder eins vierrädrigen Kraftfahrzeugs. Koaxial zur Spurstange der Hinterräder ist ein Elektromotor angeordnet, der über ein Planetengetriebe einen Spindeltrieb verstellen kann. Da der Spindeltrieb Teil der Spurstange ist, wird auch die Spurstange verstellt.
Die US 1 281 428 A beschreibt eine elektrische Ansteuereinheit für eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeugs. Dabei ist ein Elektromotor in einem eigenen Gehäuse auf der Achse angeordnet und treibt über ein Getriebe die Spurstange an.
Aus der US 6 039 143 A ist eine lenkbare Achse für ein Motorfahrzeug bekannt, bei der auf der Spurstange winklig versetzt ein Elektromotor angeordnet ist. Der Elektromotor treibt über ein Planetengetriebe eine Zahnstange an, welche fest an der Spurstange angeordnet ist.
Es hat sich gezeigt, dass ein groß dimensioniertes Hydraulikaggregat für den hydraulischen Antrieb notwendig ist, wodurch ein hoher Energieverlust aufgrund hoher Umwandlungsverluste und damit ein schlechter Wirkungsgrad auch bei dem Lenkantrieb der bekannten Fahrzeugachse realisiert werden. Zudem treten bei der offenbarten Fahrzeugachse Leckagen auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine lenkbare Fahrzeugachse der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche insbesondere hinsichtlich des Wirkungsgrades weiter verbessert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Demnach wird eine lenkbare Fahrzeugachse für ein Nutzfahrzeug, insbesondere für einen Gegengewichtstapler oder einen Schlepper, mit einer Achsbrücke vorgeschlagen, an deren Enden jeweils ein über eine Spurstange lenkbarer Achskopf gelagert ist, wobei die Spurstange über zumindest einen Antrieb bewegbar ist und wobei als Antrieb ein Elektromotor mit einem zumindest einstufigen Planetengetriebe oder dergleichen vorgesehen sind.
Aufgrund des verwendeten elektrischen Antriebes im Zusammenhang mit dem Planetengetriebe ergibt sich ein geringer Energieverlust, da die elektrische Energie direkt in mechanische Energie umgewandelt wird. Dadurch wird ein besserer Wirkungsgrad erzielt und zudem werden im Gegensatz zur hydraulischen Betätigung keine Leckagen erzeugt.
Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Elektromotor und das Planetengetriebe sowie die Spurstange koaxial zueinander angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine besonders bauraumsparende Anordnung. Als Planetengetriebe kann auch ein mehrstufiges Planetengetriebe oder dergleichen verwendet werden.
Vorzugsweise kann bei der vorgeschlagenen koaxialen Anordnung der Elektromotor als Hohlwellenmotor oder dergleichen ausgebildet sein und mit seiner Motorwelle gleichzeitig das Sonnenrad des Planetengetriebes bilden, wobei der Planetenträger des Planetengetriebes mit einer Spindelmutter oder dergleichen gekoppelt ist, die wiederum mit z. B. einer Gewindespindel oder ähnliches als Spurstange in Eingriff steht, so dass eine translatorische Bewegung der Spurstange zum Ausführen von Lenkbewegungen an den Achsköpfen realisiert wird. Es sind auch andere mechanische Übertragungsmöglichkeiten anstelle des Spindeltriebes denkbar.
Bei der Verwendung des Spindeltriebes kann als Gewinde an der Gewindespindel ein Kugelgewinde, ein Trapezgewinde oder dergleichen vorgesehen sein. Es sind aber auch andere Gewindeausführungen möglich.
Bei der erfindungsgemäßen Fahrzeugachse ergibt sich ein weiterer Vorteil dadurch, dass die Achsbrücke der Fahrzeugachse gleichzeitig das Gehäuse des Elektromotors und auch des Planetengetriebes bildet. Dadurch können Bauteile und auch Bauraum eingespart werden.
Bei der vorgeschlagenen elektrisch betätigten Lenkung der Fahrzeugachse kann bevorzugt eine elektronische Übertragung der Lenkbewegungen von dem Lenkrad des Fahrzeuges zur Spurstange realisiert werden. Dadurch kann eine so genannte „by wire“-Lenkung ohne eine mechanische Verbindung zum Lenkrad realisiert werden.
Als Elektromotoren können bei der erfindungsgemäßen lenkbaren Fahrzeugachse zum Beispiel ein Wechselstrom-, ein Gleichstrom-, ein Synchron- und/oder ein Torquemotor oder dergleichen verwendet werden. Als Torquemotor wird üblicherweise ein direkt angetriebener Rundmotor bezeichnet.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

1 eine teilgeschnittene Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen lenkbaren Fahrzeugachse; und
2 eine Draufsicht auf die lenkbare Fahrzeugachse gemäß 1.

In den Figuren ist eine mögliche Ausführungsvariante einer lenkbaren Fahrzeugachse exemplarisch dargestellt. Die Fahrzeugachse kann vorzugsweise bei Nutzfahrzeugen, wie z. B. Gegengewichtstaplern, Schleppern oder dergleichen eingesetzt werden. Es sind aber auch andere Einsatzmöglichkeiten denkbar. Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen in den Figuren bezeichnet.
Die vorgeschlagene Fahrzeugachse umfasst eine Achsbrücke 1, die über eine zentrale Rahmenbefestigung 2 an einem nicht weiter dargestellten Fahrzeug befestigt wird. An jedem Ende der Achsbrücke 1 ist über ein Drehgelenk 3, 4 ein Achskopf 5, 6 mit einer Radnabe lenkbar gelagert. Jeder Achskopf 5, 6 ist mit einem Ende einer Spurstange 7 gekoppelt. Dazu ist an jedem Ende der Spurstange 7 ein Spurstangenkopf 8, 9 vorgesehen, so dass eine translatorische Bewegung der Spurstange über das zugeordnete Drehgelenk 3, 4 in eine Lenkbewegungen bei der Fahrzeugachse umgewandelt wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass als Antrieb beziehungsweise zum Betätigen der Spurstange 7 bei der vorgeschlagenen Fahrzeugachse ein Elektromotor 10 mit einem Planetengetriebe 11 verwendet wird. Auf diese Weise kann die Spurstange 7 zum Ausführen der Lenkbewegungen elektrisch bewegt werden.
Der Elektromotor 10, das Planetengetriebe 11 und die Spurstange 7 sind koaxial zueinander angeordnet, welches eine bauraumsparende Anordnung ermöglicht. Der Elektromotor 10 ist als Hohlwellenmotor ausgebildet, wobei die Motorwelle 12 gleichzeitig das Sonnenrad des Planetengetriebes beziehungsweise des Planetenradsatzes 11 bildet. Über die Planetenräder 13 kann die Drehbewegung der Motorwelle beziehungsweise des Sonnenrades auf den Planetenträger 14 des Planetengetriebes 11 übertragen werden, welcher wiederum mit einer Spindelmutter 15 verbunden ist. Die Spindelmutter 15 steht mit der als Gewindespindel ausgebildeten Spurstange 7 in Eingriff. Wenn die Spindelmutter 15 durch den Elektromotor 10 in Rotation versetzt wird, kann eine translatorische Bewegung der Gewinde-spindel beziehungsweise der Spurstange 7 erreicht werden, so dass eine Lenkbewegungen in die eine oder andere Richtung jenach Drehrichtungen realisiert wird.
Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, bildet die Achsbrücke 1 gleichzeitig das Gehäuse des Elektromotors 10 und des Planetengetriebes 11, so dass separate Gehäuse als Bauteile eingespart werden können. Die Gewindespindel beziehungsweise die Spurstange 7 ist mit einem Faltenbalg 16 zum Schutz vor Verschmutzungen versehen.
Bezugszeichen

1: Achsbrücke
2: Rahmenbefestigung
3: Drehgelenk
4: Drehgelenk
5: Achskopf
6: Achskopf
7: Spurstange
8: Spurstangenkopf
9: Spurstangenkopf
10: Elektromotor
11: Planetengetriebe
12: Motorwelle
13: Planetenräder
14: Planetenträger
15: Spindelmutter
16: Faltenbalg

Claims

Lenkbare Fahrzeugachse für ein Nutzfahrzeug mit einer Achsbrücke (1), an deren Enden jeweils ein über eine Spurstange (7) lenkbarer Achskopf (5, 6) gelagert ist, wobei die Spurstange (7) über zumindest einen Antrieb bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb wenigstens ein Elektromotor (10) mit einem zumindest einstufigen Planetengetriebe (11) vorgesehen ist und dass die Achsbrücke (1) das Gehäuse des Elektromotors (10) bildet.
Lenkbare Fahrzeugachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10), das Planetengetriebe (11) und die Spurstange (7) koaxial zueinander angeordnet sind.
Lenkbare Fahrzeugachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10) als Hohlwellenmotor ausgebildet ist und mit seiner Motorwelle (12) ein Sonnenrad des Planetengetriebes (11) bildet, wobei ein Planetenträger (14) des Planetengetriebes (11) mit einer Spindelmutter (15) gekoppelt ist, die mit der als Gewindespindel ausgebildeten Spurstange (7) in Eingriff steht, so dass eine translatorische Bewegung der Spurstange (7) ausführbar ist.
Lenkbare Fahrzeugachse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spurstange (7) ein Kugelgewinde oder ein Trapezgewinde aufweist.
Lenkbare Fahrzeugachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsbrücke (1) das Gehäuse des Planetengetriebes (11) bildet.
Lenkbare Fahrzeugachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Übertragung der Lenkbewegungen von dem Lenkrad des Fahrzeuges zur Spurstange (7) vorgesehen ist.
Lenkbare Fahrzeugachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektromotor ein Wechselstrom-, Gleichstrom-, Synchron- oder Torquemotor verwendbar ist.